JPH09222025A - Method and device for wet-purifying nozzle ring of exhaust gas turbine - Google Patents
Method and device for wet-purifying nozzle ring of exhaust gas turbineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、ノズルリングの上
流側で内燃機関の排ガス流内に水を噴射する、排気ター
ビンのノズルリングを湿式浄化する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for wet cleaning a nozzle ring of an exhaust turbine by injecting water into an exhaust gas flow of an internal combustion engine upstream of the nozzle ring.
【０００２】さらに本発明は、排気ターボチャージャ・
タービンのノズルリングを湿式浄化する装置であって、
（イ） 前記排気ターボチャージャ・タービンが、少な
くとも、ガス入口ケーシングとガス出口ケーシングとを
備えたタービンケーシングと、該タービンケーシング内
に配置され、軸によって支持されたタービン回転車と、
タービン回転車とタービンケーシング相互間に形成され
た、内燃機関の排ガスのための排ガス流路と、タービン
回転車の上流側に配置されたノズルリングとから成って
おり、（ロ） ノズルリングの上流側には少なくとも１
個の噴射ノズルが配置されており、該噴射ノズルに、供
給導管を介して水が供給されるようになっており、供給
導管には調節部材が配置されていて、該調節部材が、排
ガスの状態変化を検出する測定素子に作用接続されてい
る形式のものに関する。The present invention further relates to an exhaust turbocharger /
A device for wet cleaning a nozzle ring of a turbine,
(A) The exhaust turbocharger turbine includes a turbine casing having at least a gas inlet casing and a gas outlet casing, a turbine rotating wheel disposed in the turbine casing and supported by a shaft,
It consists of an exhaust gas flow path for exhaust gas of the internal combustion engine formed between the turbine rotating wheel and the turbine casing, and a nozzle ring arranged on the upstream side of the turbine rotating wheel. (B) Upstream of the nozzle ring At least one on the side
A plurality of injection nozzles are arranged, water is supplied to the injection nozzles via a supply conduit, and an adjusting member is arranged in the supply conduit, the adjusting member It is of the type operatively connected to a measuring element for detecting a state change.
【０００３】[0003]
【従来の技術】内燃機関の出力増強のための排気ターボ
チャージャの使用は、今日広く普及している。このよう
な排気ターボチャージャの場合、ターボチャージャの排
気タービンは内燃機関の排ガスによって負荷され、排ガ
スの運動エネルギーが、内燃機関用の空気の吸入や圧縮
に利用される。具体的な運転条件や、内燃機関の駆動に
使用される燃料の組成に応じて、排気タービン内では遅
かれ早かれ、回転羽根およびノズルリングに汚れが生じ
る。しかもノズルリングの汚れは著しい。重油による運
転中には、ノズルリングに硬い汚れ層が形成される。ノ
ズルリング区域のこうした汚れの堆積は、タービン効率
を悪化させ、その結果、内燃機関の出力低下を招く。加
えて、燃焼室内の排ガスの温度や圧力が高まり、これに
より、内燃機関や、特にその弁が損傷したり、完全に破
壊されることがある。したがって、ノズルリングに付着
した汚れは、定期的に除去せねばならない。The use of exhaust turbochargers to boost the power output of internal combustion engines is widespread today. In the case of such an exhaust turbocharger, the exhaust turbine of the turbocharger is loaded with the exhaust gas of the internal combustion engine, and the kinetic energy of the exhaust gas is used for intake and compression of air for the internal combustion engine. Depending on the specific operating conditions and the composition of the fuel used to drive the internal combustion engine, the rotor blades and the nozzle ring will soon become dirty in the exhaust turbine. Moreover, the nozzle ring is extremely dirty. During operation with heavy oil, a hard dirt layer is formed on the nozzle ring. The accumulation of such dirt in the nozzle ring area deteriorates turbine efficiency, resulting in a reduction in the output of the internal combustion engine. In addition, the temperature and pressure of the exhaust gases in the combustion chamber increase, which can damage or even completely destroy the internal combustion engine and, in particular, its valves. Therefore, the dirt adhering to the nozzle ring must be regularly removed.
【０００４】ノズルリングを取り外した状態での浄化
は、ターボチャージャを比較的長時間にわたり停止させ
ねばならないので好ましくない。したがって、ターボチ
ャージャの作動を続けたままにしてノズルリングを取り
外す必要のないような浄化処理が行われている。ノズル
リングの汚れを除去する適切な方法としては、水による
湿式浄化と、粒状物による乾式浄化とが知られている。
それぞれの浄化媒体は、排気タービンの上流側で、排気
タービンと内燃機関とを接続する排ガス管の区域へ供給
される。Purification with the nozzle ring removed is not preferred because the turbocharger must be stopped for a relatively long period of time. Therefore, a purification process is performed so that it is not necessary to remove the nozzle ring while continuing the operation of the turbocharger. Wet purification with water and dry purification with particulate matter are known as suitable methods for removing dirt on the nozzle ring.
Each purification medium is supplied upstream of the exhaust turbine to the area of the exhaust gas pipe connecting the exhaust turbine and the internal combustion engine.
【０００５】湿式浄化の場合、内燃機関の排ガスが高温
のため、使用水量の大部分が蒸発してしまう。したがっ
て、浄化には、使用した水量の一部が利用されるに過ぎ
ない。タービン入口の構成部分の温度は、４サイクル内
燃機関の全負荷時には、湿式浄化に許容される最高値を
上回る。このため、ノズルリング、回転羽根、カバーリ
ング、タービンケーシングなどの熱損傷を避けるには、
排気タービン内へ水を導入する前に、内燃機関出力を低
減する必要がある。タービンのケーシングと回転羽根と
の膨張度の相違のため、温度変動が比較的大きい場合に
は、タービン回転羽根がそのカバーリングに接触するこ
ともある。これと相俟って、一方では、効率が損なわ
れ、他方では、アンバランスが発生する。さらに、排ガ
スからは、水の蒸発によってエネルギーが奪われるの
で、排気タービンの回転数が低下し、ひいては圧縮器出
力が低下する。これにより、内燃機関出力が付加的に低
下する。In the case of wet purification, most of the amount of water used evaporates because the exhaust gas of the internal combustion engine has a high temperature. Therefore, only a part of the amount of water used is utilized for purification. The temperature of the components of the turbine inlet exceeds the maximum value allowed for wet cleaning at full load of the 4-cycle internal combustion engine. For this reason, in order to avoid heat damage to the nozzle ring, rotating blades, cover ring, turbine casing, etc.,
Before introducing water into the exhaust turbine, it is necessary to reduce the internal combustion engine output. Due to the difference in the degree of expansion between the turbine casing and the rotating blades, the turbine rotating blades may come into contact with the cover ring when the temperature fluctuation is relatively large. Combined with this, on the one hand, efficiency is compromised and, on the other hand, imbalances occur. Further, since the energy is taken from the exhaust gas due to the evaporation of water, the rotation speed of the exhaust turbine is reduced, which in turn reduces the output of the compressor. As a result, the output of the internal combustion engine is additionally reduced.
【０００６】乾式浄化の場合には、このような欠点は見
られない。しかし、粒状物の使用により、排気タービン
のケーシング、ノズルリング、回転羽根などに侵食の問
題が生じる。In the case of dry purification, no such drawbacks are found. However, the use of particulates causes erosion problems on the exhaust turbine casing, nozzle rings, rotating vanes, and the like.
【０００７】これらの両方法の最も大きい欠点は、浄化
媒体の分配が不均一なため、固定ノズルリングの所定の
区域だけがこの浄化媒体と接触する点である。したがっ
て、汚れは部分的にしか除去されないので、これらの、
主として浄化媒体の機械的作用に基づく２つの方法の浄
化は、取り外した状態での浄化に劣る。したがって、こ
れらの解決策では、次の完全なノズルリング浄化までの
時間間隔を長くすることはできるが、浄化目的でのター
ボチャージャの取り外しは、不可欠のままである。The biggest drawback of both these methods is that due to the non-uniform distribution of the cleaning medium, only certain areas of the stationary nozzle ring come into contact with this cleaning medium. Therefore, since dirt is only partially removed, these,
The two methods of cleaning, which are mainly based on the mechanical action of the cleaning medium, are inferior to the cleaning in the removed state. Therefore, with these solutions, the time interval until the next complete nozzle ring cleaning can be extended, but the removal of the turbocharger for cleaning purposes remains essential.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、排気
ターボチャージャ・タービンのノズルリングを湿式浄化
する方法と装置を改良して、上記欠点をすべて取り除
き、使用水量が減じられ、しかも浄化作用が改善される
ようにすることである。さらに、内燃機関の出力が浄化
動作開始前に、従来必要であったほどには低減されず、
排気ターボチャージャの機能確実性が高められることが
望ましい。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve a method and apparatus for wet cleaning a nozzle ring of an exhaust turbocharger / turbine so as to eliminate all the above-mentioned drawbacks, reduce the amount of water used, and have a cleaning action. Is to be improved. Furthermore, the output of the internal combustion engine is not reduced as much as conventionally required before the start of the purifying operation,
It is desirable that the functional reliability of the exhaust turbocharger be enhanced.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の方法では、浄化の必要を確認した後、自律的
(selbstaendig)に経過する浄化サイクルを始動させ、こ
の浄化サイクルにおいて、水を、数回、短時間にわた
り、ノズルリングの手前の区域に噴射し、各噴射動作の
間に、ノズルリングを再加熱するための噴射休止時間を
設けるようにした。In order to solve this problem, in the method of the present invention, after confirming the need for purification,
(selbstaendig) Initiate a purification cycle, in which water is injected several times in a short time into the area in front of the nozzle ring, reheating the nozzle ring between each injection operation Therefore, the injection pause time is set.
【００１０】このために、ガス入口ケーシング内に、し
かもノズルリングの手前の区域に、少なくとも１個の半
径方向の切欠きが形成されている。各切欠き内には、噴
射ノズルが配置されていて、この噴射ノズルは、各１つ
の導管を介して水のための供給導管に接続されている。
排気タービンに接続された内燃機関の排ガスの状態変化
を検出する測定素子と、供給導管に配置された調節部材
との間には、制御素子が配置されている。For this purpose, at least one radial notch is formed in the gas inlet casing and in the area in front of the nozzle ring. An injection nozzle is arranged in each notch and is connected to a supply conduit for water via a conduit.
A control element is arranged between the measuring element for detecting a change in the state of the exhaust gas of the internal combustion engine connected to the exhaust turbine and the adjusting member arranged in the supply conduit.
【００１１】[0011]
【発明の効果】ガス入口ケーシングをこのように構成す
ることによって、ノズルリングのすぐ手前の区域内への
水の噴射が可能になる。制御素子が浄化サイクルを制御
する。その場合、比較的低温の水が内燃機関の排ガス流
中に噴射された後、排ガスによってノズルリングに向か
って連行される。この場所で水はノズルリングの汚れの
堆積に衝突する。この汚れの堆積は、堆積表面上での水
の蒸発により、著しく冷却される。このような熱衝撃処
理によって汚れ層がはじけ取れ、これを複数回反復する
と、一層清浄なノズルリングが得られる。意図するこの
効果に加えて、タービン回転車の羽根にも浄化効果が生
じる。水の噴射が短時間であるので、使用水量は比較的
僅かで済む。また、水が均一に衝突するため、タービン
構成部分の熱負荷が低減され、これにより、熱損傷が著
しく低減される。したがって、浄化作業開始前に必要な
排ガス温度の引下げ、つまり内燃機関の出力低減は、従
来必要とされた程度よりはるかに僅かで済む。このた
め、内燃機関はノズルリング浄化中、比較的高い負荷で
作動可能である。With this construction of the gas inlet casing it is possible to inject water into the area immediately before the nozzle ring. The control element controls the purification cycle. In that case, water of relatively low temperature is injected into the exhaust gas stream of the internal combustion engine and then entrained by the exhaust gas towards the nozzle ring. At this location, the water strikes a deposit of dirt on the nozzle ring. This dirt deposit is significantly cooled by the evaporation of water on the deposit surface. Such a thermal shock treatment pops off the dirt layer, and when this is repeated several times, a cleaner nozzle ring is obtained. In addition to this intended effect, a cleaning effect is also produced on the blades of the turbine wheel. Since the jetting of water is short, the amount of water used is relatively small. Also, the uniform impact of the water reduces the heat load on the turbine components, which significantly reduces thermal damage. Therefore, the reduction of the exhaust gas temperature required before the start of the purification work, that is, the reduction of the output of the internal combustion engine, is much smaller than that conventionally required. Therefore, the internal combustion engine can operate at a relatively high load during cleaning of the nozzle ring.
【００１２】ノズルリングにおける堆積が比較的軟質の
場合、この浄化装置は、従来の湿式浄化方法、つまり水
の機械的浄化作用に基づく浄化原理にも、効果的に使用
できる。When the deposits on the nozzle ring are relatively soft, this purification device can also be effectively used for conventional wet purification methods, that is, the purification principle based on the mechanical purification action of water.
【００１３】噴射水量が明らかに減量されたことによる
別の利点は、排気タービンのケーシングおよび羽根車
の、浄化動作中の膨張が減少することである。これによ
り、タービン回転車がカバーリングに接触する危険や、
それに付随する欠点が回避される。さらに、内燃機関の
高温排ガスから蒸発する水量が著しく僅かになる。これ
により、排ガスが受ける損失エネルギーは公知の湿式浄
化方法に比べて僅かになるので、排気タービンの回転速
度、ひいては圧縮器の出力は、ほぼ一定に保たれる。こ
うすることによって、湿式浄化中の内燃機関の出力低下
を、明らかに減少させることができる。Another advantage of the apparent reduction in water injection is the reduction in expansion of the exhaust turbine casing and the impeller during the cleaning operation. As a result, the risk of the turbine wheel contacting the cover ring,
The drawbacks associated with it are avoided. Further, the amount of water evaporated from the high temperature exhaust gas of the internal combustion engine becomes extremely small. As a result, the energy loss of the exhaust gas is smaller than that in the known wet cleaning method, so that the rotation speed of the exhaust turbine and thus the output of the compressor are kept substantially constant. By doing so, the output reduction of the internal combustion engine during wet cleaning can be clearly reduced.
【００１４】相前後して最高５回の噴射動作を行ない、
噴射持続時間を、１噴射動作当たり１０秒よりも短く
し、噴射休止時間を、噴射持続時間の少なくとも２０倍
とすると特に有利である。この方法により、ノズルリン
グの最適浄化だけでなく、タービン構成部分の熱負荷を
最小化することも保証される。A maximum of five injection operations are performed one after another,
It is particularly advantageous if the injection duration is less than 10 seconds per injection operation and the injection dwell time is at least 20 times the injection duration. This method ensures not only optimum cleaning of the nozzle ring, but also minimizing the heat load on the turbine components.
【００１５】さらに、各噴射ノズルが、開口を含めたと
ころまでだけ排ガス流路内へ突入していると特に有利で
ある。これにより、排ガス流に対する不都合が低減さ
れ、これに関連したターボチャージャの効率低下が無視
し得る程度となる。Further, it is particularly advantageous that each injection nozzle projects into the exhaust gas passage only up to the point including the opening. This reduces inconveniences to the exhaust gas flow and the associated reduction in turbocharger efficiency is negligible.
【００１６】また、排ガス流れ方向に対して直角方向
に、水を排ガス流路内に噴射すると特に有利である。こ
れにより、噴射ノズルがノズルリングのすぐ手前に配置
されているにもかかわらず、それらの数は比較的少なく
抑えられている。このために、各噴射ノズルが、絞り個
所を有しており、該絞り個所に続いて下流側で、絞り個
所の直径よりも大きい全径(Gesamtdurchmesser)を有す
る２つの分配通路が設けられている。これらの分配通路
は、それぞれ噴射ノズルの側方に、排ガス流れ方向に対
し直角方向に排ガス流路内に開口している。絞り個所か
ら２つの分配通路へ直径が飛躍的に拡大されることによ
り、分配通路は水によって完全には充填されない。した
がって、水はその都度フラット噴流の形で排ガス流路内
へ噴射される。直角に噴射されるフラット噴流の形の水
に対する排ガス流の影響によって、前面が広がった形で
ノズルリングに衝突する水カーテン(Wasservorhang）が
生じる。このようにして、使用水量が著しく減じられる
にもかかわらずノズルリングの複数の羽根を均一に濡ら
すことができる。これにより、ノズルリングの浄化が明
らかに改善される。It is also particularly advantageous to inject water into the exhaust gas passage in a direction perpendicular to the exhaust gas flow direction. This keeps the number of injection nozzles relatively low, even though they are arranged just before the nozzle ring. For this purpose, each injection nozzle has a throttling point, which is followed by two distribution channels downstream of the throttling point with a total diameter (Gesamtdurchmesser) larger than the diameter of the throttling point. . Each of these distribution passages opens laterally of the injection nozzle into the exhaust gas passage in a direction perpendicular to the exhaust gas flow direction. Due to the dramatic increase in diameter from the restriction to the two distribution channels, the distribution channels are not completely filled with water. Therefore, water is injected into the exhaust gas flow path in the form of a flat jet flow each time. The effect of the exhaust gas flow on the water in the form of a flat jet injected at right angles causes a water curtain (Wasservorhang) which impinges on the nozzle ring in a flared form. In this way, the blades of the nozzle ring can be evenly wetted, even though the amount of water used is significantly reduced. This clearly improves the cleaning of the nozzle ring.
【００１７】また、供給導管が上流側で、水導管と空気
導管とに分岐しており、該空気導管には第２の調節部材
が配置されていて、該第２の調節部材がやはり制御素子
に接続されていると有利である。水導管および空気導管
に、それぞれ１つの逆止弁が配置されている。これによ
り、浄化サイクルの噴射休止時間にも、各浄化サイクル
の間の時間帯にも噴射ノズルを介して遮断空気を導入す
ることができるので、噴射ノズルが詰まることはない。
逆止弁は、供給導管内への高温排ガスの侵入、ひいては
上流側に配置された調節部材の損傷を阻止する。Further, the supply conduit is branched upstream into a water conduit and an air conduit, and a second adjusting member is arranged in the air conduit, and the second adjusting member is also the control element. Is advantageously connected to. One check valve is arranged in each of the water conduit and the air conduit. As a result, the cutoff air can be introduced through the injection nozzle both during the injection rest time of the purification cycle and during the time period between the purification cycles, so that the injection nozzle is not clogged.
The check valve prevents the entry of hot exhaust gas into the supply conduit and thus damage of the upstream-positioned regulating member.
【００１８】最後にガス入口ケーシングに環状導管が配
置されており、該環状導管が、噴射ノズルに通じる導管
と供給導管とを接続している。このような手段の場合、
環状導管を１個所でだけ供給導管に接続し、かつ噴射ノ
ズルまでの水の更なる分配を内部で行うようにすること
により、ガス入口ケーシングの区域におけるスペース節
約的な配置が得られる。Finally, an annular conduit is arranged in the gas inlet casing, which connects the conduit leading to the injection nozzle and the supply conduit. With such a means,
A space-saving arrangement in the area of the gas inlet casing is obtained by connecting the annular conduit to the supply conduit only in one place and allowing the further distribution of the water to the injection nozzle internally.
【００１９】ガス入口ケーシングのジオメトリを相応に
構成すると、排ガス流れ方向に排ガス流路内に水を噴射
する噴射ノズルを使用することができる。このために、
噴射ノズルの開口は排ガスの流れ方向に向けられてい
る。With a correspondingly designed geometry of the gas inlet casing, it is possible to use injection nozzles which inject water into the exhaust gas flow path in the exhaust gas flow direction. For this,
The opening of the injection nozzle is oriented in the exhaust gas flow direction.
【００２０】水には、排ガス流路内への噴射前に、清浄
効果を有する添加剤を添加するのと有利である。このよ
うな方法により、浄化作用がさらに改善される。It is advantageous to add an additive having a cleaning effect to the water before injection into the exhaust gas passage. By such a method, the purifying action is further improved.
【００２１】熱衝撃の原理は、ターボチャージャ・排気
タービンのノズルリングおよび回転羽根の浄化にだけで
なく、流体機械および内燃機関の排ガス路に配置される
別の構成部分、例えばガスタービンの羽根や廃熱ボイラ
ー内の構成部分にも利用できる。同じように、このよう
な機械は先ず取り外して、汚れた構成部分を別個に加熱
し、引き続き短時間にわたり急冷するようにすることも
できる。The principle of thermal shock is not only for cleaning the nozzle ring and rotating blades of a turbocharger / exhaust turbine, but also for other components arranged in the exhaust gas path of fluid machines and internal combustion engines, such as blades of gas turbines. It can also be used for components inside a waste heat boiler. Similarly, such a machine can be removed first, allowing the soiled components to be separately heated and subsequently quenched for a short period of time.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】次に本発明を図面に示した実施の
形態について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described.
【００２３】図面には、本発明の２つの実施例が、排気
ターボチャージャの軸流タービンに基づき示されてい
る。In the drawings, two embodiments of the invention are shown on the basis of an exhaust turbine turbocharger axial turbine.
【００２４】図面には、本発明の理解に必要な主要部材
のみを示してある。例えば内燃機関や排気ターボチャー
ジャの圧縮器側は示されていない。In the drawings, only the main components necessary for understanding the present invention are shown. For example, the compressor side of an internal combustion engine or an exhaust turbocharger is not shown.
【００２５】ターボチャージャの排気タービンは、ガス
入口ケーシング２とガス出口ケーシング３とにより形成
されるタービンケーシング１を有している。タービンケ
ーシング１内には、回転羽根６を備え軸４により支持さ
れたタービン回転車５が配置され、その上流にノズルリ
ング７が配置されている（図１）。タービン回転車５と
タービンケーシング１との間には、排ガス流路８が形成
されており、この排ガス流路８は、ターボチャージャに
接続されたディーゼル機関（図示せず）の排ガスを受容
し、さらにこれをタービン回転車５に導く。外部に向か
ってこのタービン回転車５は、カバーリング９によって
仕切られている。The exhaust turbine of the turbocharger has a turbine casing 1 formed by a gas inlet casing 2 and a gas outlet casing 3. Inside the turbine casing 1, a turbine rotating wheel 5 having rotating blades 6 and supported by a shaft 4 is arranged, and a nozzle ring 7 is arranged upstream thereof (FIG. 1). An exhaust gas flow passage 8 is formed between the turbine rotating wheel 5 and the turbine casing 1, and the exhaust gas flow passage 8 receives exhaust gas from a diesel engine (not shown) connected to a turbocharger, Further, this is guided to the turbine rotating wheel 5. The turbine rotating wheel 5 is divided toward the outside by a cover ring 9.
【００２６】ノズルリング７の上流区域には、１０個の
半径方向の切欠き１０が、ガス入口ケーシング２内に設
けられ、ケーシング２の全周にわたって均一に分配され
ている（図２）。各切欠き１０は、噴射ノズル１１を収
容している。噴射ノズル１１は、各１個の導管１２を介
して、ガス入口ケーシング２の外側に固定された環状導
管１３と接続されている。言うまでもなく、環状導管１
３は、ガス入口ケーシング２内に配置することもでき
る。組み付けを簡単にするために、環状導管１３は、Ｔ
字形部材１５を介して互いにねじ締結された個別の導管
部分１４から成っている。導管１２は、各１個の取付け
接続片１６により、相応のＴ字形部材１５の、内方へ突
出する端部に固定されている。環状導管１３には、Ｔ字
形部材１５の１つの代わりに、十字形部材１７が配置さ
れている。相応の導管１２に加えて、十字形部材１７に
は、供給導管１８が作用している。この供給導管１８
は、上流で水導管１９と空気導管２０とに分岐してい
る。水導管１９と空気導管２０とには、それぞれ１つの
逆止弁２１，２２が配置されている。各逆止弁２１，２
２の上流には、二方向弁として構成された調節部材２
３，２４が、水導管１９と空気導管２０とに配置されて
いる。二方向弁として形成された調節部材２３，２４
は、それぞれ１つの磁石操作部２５，２６を介して、共
通の制御素子２７に作用接続され、制御素子２７は、感
熱センサとして構成された測定素子２８と協働する。感
熱センサとして形成された測定素子２８は、内燃機関
の、排気タービンと接続された排ガス管（図示せず）内
に配置されている。感熱センサ２８は排ガス流路８内に
配置することも可能である。水導管１９は貯水部（図示
せず）に接続され、空気導管２０は排気ターボチャージ
ャの圧縮器（同じく図示せず）に接続されている。言う
までもなく、外部の圧縮空気を供給することもできる。In the upstream area of the nozzle ring 7, ten radial notches 10 are provided in the gas inlet casing 2 and are evenly distributed over the entire circumference of the casing 2 (FIG. 2). Each notch 10 houses an injection nozzle 11. The injection nozzle 11 is connected via one conduit 12 to an annular conduit 13 fixed to the outside of the gas inlet casing 2. Needless to say, annular conduit 1
3 can also be arranged in the gas inlet casing 2. For ease of assembly, the annular conduit 13 has a T
It consists of individual conduit sections 14 screwed together by means of a letter-shaped member 15. The conduit 12 is secured to the inwardly projecting end of the corresponding T-shaped member 15 by means of a mounting piece 16 each. Instead of one of the T-shaped members 15, a cross-shaped member 17 is arranged in the annular conduit 13. In addition to the corresponding conduit 12, the cross-shaped member 17 is acted on by a supply conduit 18. This supply conduit 18
Is branched upstream into a water conduit 19 and an air conduit 20. The water conduit 19 and the air conduit 20 are respectively provided with one check valve 21, 22. Check valves 21 and 2
Upstream of 2, an adjusting member 2 configured as a two-way valve
3, 24 are arranged in the water conduit 19 and the air conduit 20. Adjusting members 23, 24 formed as two-way valves
Are operatively connected to a common control element 27 via a respective magnet actuating element 25, 26, which cooperates with a measuring element 28 configured as a thermal sensor. The measuring element 28, which is embodied as a heat-sensitive sensor, is arranged in the exhaust gas pipe (not shown) of the internal combustion engine, which is connected to the exhaust turbine. The thermal sensor 28 can be arranged in the exhaust gas passage 8. The water conduit 19 is connected to a water reservoir (not shown) and the air conduit 20 is connected to a compressor of an exhaust turbocharger (also not shown). Needless to say, external compressed air can be supplied.
【００２７】各噴射ノズル１１は絞り個所２９を有し、
この絞り個所には、下流に２つの分配通路３０が接続さ
れており、これら分配通路の全径が、絞り個所２９の直
径より大きく構成されている（図３）。双方の分配通路
３０は、排ガスの流れ方向３１に対して直角方向に向い
た、排ガス流路８へ通じる側方の開口３２を有してい
る。必要な方向における側方の開口３２の固定は、ガス
入口ケーシング２内に固定された調節ねじ３３によって
行われる。噴射ノズル１１は、側方の開口３２だけが排
ガス流路８内へ突入するように、切欠き１０内に固定さ
れている（図２）。各噴射ノズル１１は中心垂直線３４
を有し、分配通路３０はそれぞれ中心軸線３５を有して
いる。中心垂直線３４と各中心軸線３５とは、約６０°
の噴射角を成すように構成されている（図３）。ケーシ
ングの構成に応じて、別の噴射角３６を選択することも
できる。Each injection nozzle 11 has a throttling point 29,
Two distribution passages 30 are connected downstream to this throttle portion, and the total diameter of these distribution passages is configured to be larger than the diameter of the throttle portion 29 (FIG. 3). Both distribution channels 30 have lateral openings 32, which are oriented at right angles to the exhaust gas flow direction 31, leading to the exhaust gas channel 8. The fixing of the lateral openings 32 in the required direction is carried out by means of adjusting screws 33 fixed in the gas inlet casing 2. The injection nozzle 11 is fixed in the notch 10 so that only the side opening 32 projects into the exhaust gas flow path 8 (FIG. 2). Each injection nozzle 11 has a center vertical line 34
And the distribution passages 30 each have a central axis 35. The central vertical line 34 and each central axis 35 are about 60 °.
(Fig. 3). Another injection angle 36 can be selected depending on the configuration of the casing.
【００２８】排気ターボチャージャの作動時には、感熱
センサ２８が、内燃機関の排ガス温度を常時測定する。
ノズルリング７の汚れにより排ガス温度が相応に上昇す
ると、二方向弁２３が、磁石操作部２５もしくは制御素
子２７を介して制御されるので、噴射ノズル１１によっ
て水３７が排気タービンの排ガス流路８内へ噴射され
る。言うまでもなく、別の制御量、例えば排ガス圧力ま
たはターボチャージャ回転数が検出され、それに適した
測定素子が配置されてよい。During operation of the exhaust turbocharger, the heat sensitive sensor 28 constantly measures the exhaust gas temperature of the internal combustion engine.
When the exhaust gas temperature rises correspondingly due to the contamination of the nozzle ring 7, the two-way valve 23 is controlled via the magnet operating part 25 or the control element 27, so that the water 37 is injected by the injection nozzle 11 into the exhaust gas passage 8 of the exhaust turbine. Is injected into the interior. It goes without saying that other control variables, for example exhaust gas pressure or turbocharger speed, can be detected and appropriate measuring elements can be arranged.
【００２９】浄化の必要が確認されると、制御素子２７
に接続された押しボタン３８を介して、自律的に経過す
る浄化サイクルが手により始動させられる。この浄化サ
イクルにおいては、水３７が、前後して５回、排ガス流
路８へ噴射される。噴射持続時間は各４秒であり、各噴
射動作の間には、ノズルリング７と回転羽根６とを再加
熱するための５分間の噴射休止時間がはさまれる。言う
までもなく、具体的な運転条件に応じて、これとは異な
る浄化過程をプログラムすることも可能である。また、
浄化サイクルの始動は自動式に行うこともできる。When the need for cleaning is confirmed, the control element 27
An autonomous purifying cycle is manually initiated via a push button 38 connected to the. In this purification cycle, the water 37 is sprayed back and forth five times into the exhaust gas passage 8. The injection duration is 4 seconds each, and a 5-minute injection pause time for reheating the nozzle ring 7 and the rotary vanes 6 is sandwiched between the injection operations. Needless to say, it is also possible to program a different purification process depending on the specific operating conditions. Also,
The purification cycle can also be started automatically.
【００３０】噴射ノズル１１の構成によって、水３７
は、側方に、排ガスの流れ方向３１に対して直角方向に
噴射される。この水３７に対して排ガス流が引き続き作
用することによって、前面が広がった形でノズルリング
７に衝突する水カーテンが発生する。これにより、各噴
射ノズル１１ごとに、ノズルリング７の複数の羽根が均
一に、かつまた目的に合ったかたちで濡らされるので、
使用水量は明らかに減少したにもかかわらず、浄化作用
が改善される。噴射角３６を約６０°とすることによっ
て、最適な水分配、つまりノズルリング７の中央区域へ
の水の衝突が可能になる。カバーリング９に、タービン
回転車５の回転羽根６が接触する危険は、短時間の水噴
射のためカバーリング９が余り冷却されないので、低減
できる。Depending on the construction of the jet nozzle 11, water 37
Are injected laterally in a direction perpendicular to the exhaust gas flow direction 31. Due to the continued action of the exhaust gas flow on this water 37, a water curtain is generated which collides with the nozzle ring 7 with its front surface widened. As a result, the plurality of blades of the nozzle ring 7 are evenly wetted for each of the injection nozzles 11 and in a manner suitable for the purpose.
Despite the apparent reduction in water usage, the cleaning action is improved. A jet angle 36 of approximately 60 ° allows for optimum water distribution, i.e. impingement of water on the central area of the nozzle ring 7. The risk that the rotary blades 6 of the turbine wheel 5 come into contact with the cover ring 9 can be reduced because the cover ring 9 is not cooled so much due to the water injection for a short time.
【００３１】逆止弁２１，２２は、切換え動作中に、高
温排ガスが水導管１９または空気導管２０に流入するの
を阻止する。浄化サイクルの噴射休止時間や各浄化サイ
クル間の時間帯には、空気導管２０を介して、常時、遮
断空気が噴射ノズル１１を通して導入される。このため
に、水導管１９の二方向弁２３が閉じられるといつも、
空気導管２０に配置された二方向弁２４が磁石操作部２
６または制御素子２７により開かれる。遮断空気によ
り、噴射ノズル１１は常に詰まることのないように維持
される。この維持に要する空気圧は、使用圧縮空気を排
気ターボチャージャの圧縮器から分岐させることによ
り、有利には自律的に調節される。The check valves 21, 22 prevent hot exhaust gases from entering the water conduit 19 or the air conduit 20 during the switching operation. During the injection rest time of the cleaning cycle and the time zone between the cleaning cycles, the cutoff air is constantly introduced through the injection nozzle 11 via the air conduit 20. Because of this, whenever the two-way valve 23 of the water conduit 19 is closed,
The two-way valve 24 arranged in the air conduit 20 is used as the magnet operating unit 2
6 or by the control element 27. Due to the blocking air, the injection nozzle 11 is always kept free from clogging. The air pressure required for this maintenance is advantageously adjusted autonomously by diverting the compressed air used from the compressor of the exhaust turbocharger.
【００３２】第２の実施例の場合、各噴射ノズル１１に
設けられた開口３２は唯１つである（図４）。これらの
開口３２は、排ガスの流れ方向３１に向けられている。
言うまでもなく各噴射ノズル１１には、この構成の複数
の開口３２が配置されてもよい。このような開口３２に
よって、水３７は排ガスの流れ方向３１に排ガス流路８
内へ噴射される。In the case of the second embodiment, each injection nozzle 11 has only one opening 32 (FIG. 4). These openings 32 are oriented in the exhaust gas flow direction 31.
Needless to say, each injection nozzle 11 may be provided with a plurality of openings 32 having this configuration. Due to the opening 32, the water 37 is discharged in the exhaust gas flow path 8 in the exhaust gas flow direction 31.
It is injected into.
【００３３】言うまでもなく、熱衝撃の原理は、ターボ
チャージャ・排気タービンのノズルリング７および回転
羽根６の浄化に限定されるものではなく、流体機械や燃
焼機械の排ガス路に配置された別の構成部分の場合にも
利用可能である。例えば、ガスタービンの羽根、または
廃熱ボイラ内に配置された構成部分に利用可能である。
以上に説明した浄化作用は、このような機械の汚れた構
成部分を、先ず取り外して別個に加熱した後、短時間急
冷することによっても達成できる。Needless to say, the principle of thermal shock is not limited to the purification of the nozzle ring 7 and the rotary vanes 6 of the turbocharger / exhaust turbine, but another structure arranged in the exhaust gas passage of the fluid machine or the combustion machine. It is also available in the case of parts. For example, it can be used for a blade of a gas turbine or a component arranged in a waste heat boiler.
The cleaning action described above can also be achieved by first removing the contaminated components of such a machine, heating them separately and then quenching them for a short time.
【図１】排気タービンの部分縦断面図である。FIG. 1 is a partial vertical cross-sectional view of an exhaust turbine.
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った、浄化装置の横断
面と制御システムとを示した図である。2 is a diagram showing a cross section of the purifier and a control system taken along the line II-II in FIG. 1. FIG.
【図３】図２の噴射ノズルの拡大断面図である。3 is an enlarged cross-sectional view of the injection nozzle of FIG.
【図４】噴射ノズルの第２実施例の、図３同様の断面図
である。FIG. 4 is a sectional view similar to FIG. 3 of a second embodiment of the injection nozzle.
１ タービンケーシング、 ２ ガス入口ケーシング、
３ ガス出口ケーシング、 ４ 軸、 ５ タービン
回転車、 ６ 回転羽根、 ７ ノズルリング、 ８
排ガス流路、 ９ カバーリング、 １０ 切欠き、
１１ 噴射ノズル、 １２ 導管、 １３ 環状導管、
１４ 導管部分、 １５ Ｔ字形部材、 １６ 取付
け接続片、 １７ 十字形部材、 １８ 供給導管、
１９ 水導管、 ２０ 空気導管、 ２１，２２ 逆止
弁、 ２３，２４ 二方向弁として形成された調節部
材、 ２５，２６ 磁石操作部、 ２７ 制御素子、
２８感熱センサとして形成された測定素子、 ２９ 絞
り個所、 ３０ 分配通路、 ３１ 流れ方向、 ３２
開口、 ３３ 調節ねじ、 ３４ 中心垂直線、３５
中心軸線、 ３６ 噴射角、 ３７ 水、 ３８ 押
しボタン1 turbine casing, 2 gas inlet casing,
3 gas outlet casing, 4 shafts, 5 turbine rotating wheel, 6 rotating blades, 7 nozzle ring, 8
Exhaust gas flow passage, 9 coverings, 10 notches,
11 injection nozzles, 12 conduits, 13 annular conduits,
14 conduit portions, 15 T-shaped members, 16 attachment connecting pieces, 17 cross members, 18 supply conduits,
19 water conduit, 20 air conduit, 21,22 check valve, 23,24 adjusting member formed as a two-way valve, 25,26 magnet operating part, 27 control element,
28 measuring element formed as a thermal sensor, 29 throttling points, 30 distribution passages, 31 flow direction, 32
Opening, 33 Adjusting screw, 34 Center vertical line, 35
Central axis, 36 jet angle, 37 water, 38 push button
フロントページの続き (72)発明者 ディーター ヘーベルレ ドイツ連邦共和国 ヴァイルハイム ロー トラウプヴェーク ７アー (72)発明者 ヨハン クロンターラー スイス国 エンネトバーデン エーレンデ ィンガーシュトラーセ 41 (72)発明者 ガヴィン ヨーン メンツィース スイス国 ニーダーロールドルフ ローレ ンシュトラーセ 27 (72)発明者 ディルク テルスコフ スイス国 ウンターズィッゲンタール イ ーリスヴェーク 10 (72)発明者 ヨナス ツムブルン スイス国 テニケン ハウプトシュトラー セ 45Continued front page (72) Inventor Dieter Heberle Germany Weilheim Lo Traupweg 7 Ar (72) Inventor Johann Krontaler Switzerland Ennet Baden Erendinger Strasse 41 (72) Inventor Gavin Jon Menzies Swiss Lower Niederlo Rudolf Laurenstraße 27 (72) Inventor Dirk Terskoff Switzerland Untersigenthal Irisweg 10 (72) Inventor Jonas Tumbrunn Switzerland Tenniken Hauptstraße 45
Claims (13)
の排ガス流内に水（３７）を噴射する、排気タービンの
ノズルリングを湿式浄化する方法において、 浄化の必要を確認した後、自律的に経過する浄化サイク
ルを始動させ、この浄化サイクルにおいて、水（３７）
を、数回、短時間にわたり、ノズルリング（７）の手前
の区域に噴射し、各噴射動作の間に、ノズルリング
（７）を再加熱するための噴射休止時間を設けることを
特徴とする、排気タービンのノズルリングを湿式浄化す
る方法。1. A method for wet cleaning a nozzle ring of an exhaust turbine, in which water (37) is injected into the exhaust gas flow of an internal combustion engine upstream of the nozzle ring (7), after confirming the need for cleaning, the method is autonomous. The purifying cycle that has passed the normal time is started, and in this purifying cycle, water (37)
Are sprayed several times in a short time in an area in front of the nozzle ring (7), and an injection pause time for reheating the nozzle ring (7) is provided between each injection operation. , A method of wet cleaning the nozzle ring of an exhaust turbine.
い、噴射持続時間を、１噴射動作当たり１０秒よりも短
くし、噴射休止時間を、噴射持続時間の少なくとも２０
倍とする、請求項１記載の方法。2. The injection operation is performed up to 5 times in succession, the injection duration is shorter than 10 seconds per injection operation, and the injection pause time is at least 20 times the injection duration.
The method according to claim 1, wherein the doubling is performed.
１）に対して直角方向に噴射する、請求項１または２記
載の方法。3. Water (37) is introduced into the exhaust gas flow direction (3
3. The method according to claim 1, wherein the injection is performed in a direction perpendicular to 1).
１）に噴射する、請求項１または２記載の方法。4. Water (37) is introduced into the exhaust gas flow direction (3).
The method according to claim 1 or 2, which comprises injecting into 1).
する添加剤を添加する、請求項１から４のいずれか１項
記載の方法。5. The method according to claim 1, wherein the water (37) is added with an additive having a cleaning action before the injection.
ルリングを湿式浄化する装置であって、 （イ） 前記排気ターボチャージャ・タービンが、少な
くとも、ガス入口ケーシングとガス出口ケーシング
（２，３）とを備えたタービンケーシング（１）と、該
タービンケーシング（１）内に配置され、軸（４）によ
って支持されたタービン回転車（５）と、タービン回転
車（５）とタービンケーシング（１）相互間に形成され
た、内燃機関の排ガスのための排ガス流路（８）と、タ
ービン回転車（５）の上流側に配置されたノズルリング
（７）とから成っており、 （ロ） ノズルリング（７）の上流側には少なくとも１
個の噴射ノズル（１１）が配置されており、該噴射ノズ
ル（１１）に、供給導管（１８）を介して水（３７）が
供給されるようになっており、供給導管（１８）には調
節部材（２３）が配置されていて、該調節部材（２３）
が、排ガスの状態変化を検出する測定素子（２８）に作
用接続されている形式のものにおいて、 （ハ） ガス入口ケーシング（２）の、ノズルリング
（７）の手前の区域に、少なくとも１つの半径方向の切
欠き（１０）が形成されており、 （ニ） 該各切欠き（１０）内に１つの噴射ノズル（１
１）が配置され、各１つの導管（１２）を介して供給導
管（１８）に接続されており、 （ホ） 測定素子（２８）と調節部材（２３）との間
に、制御素子（２７）が配置されていることを特徴とす
る、排気ターボチャージャ-タービンのノズルリングを
湿式浄化する装置。6. An apparatus for wet-cleaning a nozzle ring of an exhaust turbocharger turbine, comprising: (a) the exhaust turbocharger turbine including at least a gas inlet casing and a gas outlet casing (2, 3). A turbine casing (1), a turbine rotating wheel (5) arranged in the turbine casing (1) and supported by a shaft (4), and between the turbine rotating wheel (5) and the turbine casing (1). The exhaust gas flow path (8) for exhaust gas of the internal combustion engine and the nozzle ring (7) arranged on the upstream side of the turbine rotating wheel (5) are formed. ) At least 1 upstream
A number of injection nozzles (11) are arranged, said injection nozzles (11) being adapted to be supplied with water (37) via a supply conduit (18). An adjusting member (23) is arranged and the adjusting member (23)
Of the type which is operatively connected to a measuring element (28) for detecting a change in the state of the exhaust gas, (c) at least one of the gas inlet casing (2) is provided in the area before the nozzle ring (7). Radial notches (10) are formed, and (d) one injection nozzle (1) is provided in each notch (10).
1) is arranged and connected to the supply conduit (18) via each one conduit (12), (e) between the measuring element (28) and the adjusting member (23) a control element (27). ) Is disposed in the exhaust turbocharger-a device for wet cleaning the nozzle ring of the turbine.
（８）内への少なくとも１つの開口（３２）を有してい
て、該開口（３２）を含めたところまでだけ排ガス流路
（８）内へ突入している、請求項６記載の装置。7. Each of the injection nozzles (11) has at least one opening (32) into the exhaust gas passage (8), and the exhaust gas passage (8) only up to the point including the opening (32). 8) A device according to claim 6, which is plunged into.
９）を有しており、該絞り個所に続いて下流側で、絞り
個所（２９）の直径よりも大きい全径を有する２つの分
配通路（３０）が設けられており、該両分配通路（３
０）が、排ガスの流れ方向（３１）に対して直角方向に
向けられた、排ガス流路（８）への各１つの側方の開口
（３２）を有している、請求項７記載の装置。8. Each injection nozzle (11) has a throttled portion (2).
9) and, downstream of the restriction point, two distribution channels (30) having a total diameter greater than the diameter of the restriction point (29) are provided downstream of the restriction point (29). Three
0) has at least one lateral opening (32) to the exhaust gas flow channel (8) oriented at right angles to the exhaust gas flow direction (31). apparatus.
４）を有し、分配通路（３０）が中心軸線（３５）を有
しており、中心垂直線（３４）と中心軸線（３５）との
間に、それぞれ約６０°の噴射角が形成されている、請
求項８記載の装置。9. Each injection nozzle (11) has a central vertical line (3).
4), the distribution passage (30) has a central axis (35), and an injection angle of about 60 ° is formed between the central vertical line (34) and the central axis (35). 9. The device according to claim 8, wherein
が、排ガスの流れ方向（３１）に向けられている、請求
項７記載の装置。10. An opening (32) in the injection nozzle (11).
8. The device according to claim 7, wherein is directed in the exhaust gas flow direction (31).
（１９）と空気導管（２０）とに分岐しており、該空気
導管には第２の調節部材（２４）が配置されていて、該
第２の調節部材（２４）がやはり制御素子（２７）に接
続されている、請求項６から１０のいずれか１項記載の
装置。11. The supply conduit (18) branches upstream into a water conduit (19) and an air conduit (20), the air conduit being provided with a second adjusting member (24). 11. The device according to any one of claims 6 to 10, wherein said second adjusting member (24) is also connected to the control element (27).
０）に、それぞれ１つの逆止弁（２１，２２）が配置さ
れている、請求項１１記載の装置。12. Water conduit (19) and air conduit (2).
Device according to claim 11, characterized in that one check valve (21, 22) is arranged in each 0).
（１３）が配置されており、該環状導管が、噴射ノズル
（１１）に通じる導管（１２）と供給導管（１８）とを
接続している、請求項６から１２のいずれか１項記載の
装置。13. An annular conduit (13) is arranged in the gas inlet casing (2), which connects the conduit (12) leading to the injection nozzle (11) and the supply conduit (18). 13. The device according to any one of claims 6 to 12, wherein
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